JSSC 2022第6期Other55nmPower Amplifier

A 15-Bit Quadrature Digital Power Ampliﬁer With Transformer-Based Complex-Domain

一种基于变压器的15位正交数字功率放大器，通过IQ单元共享和Doherty操作提升效率。

55nm CMOS, 1.2/2.4V, 29.3dBm峰值输出功率, 43.1% PAE

数字功率放大器正交架构效率提升变压器CMOS

▸创新点1：IQ单元共享技术（方法创新） - 通过共享IQ路径的电路单元，显著减少了传统正交架构中的3dB功率损耗，同时优化了芯片面积和功耗效率，实现了更高的集成度和能效比。

▸创新点2：变压器基Doherty操作（电路创新） - 采用变压器实现的Doherty结构，在3dB和6dB功率回退条件下提升了效率，通过复杂域操作优化了平均效率，支持宽功率范围的高效输出。

▸创新点3：单变压器并联组合功率合成器（系统创新） - 设计了一种紧凑的并联组合变压器（PCT）功率合成器，仅占用单一变压器面积，显著减小了芯片尺寸（1.05×1.14mm²），同时支持高输出功率（29.3dBm）和高效率（PAE 43.1%）。

▸创新点4：无数字预失真（DPD）的高线性性能（系统创新） - 在未使用数字预失真技术的情况下，实现了-25.6dB EVM（64-QAM LTE信号）和-25.1dB EVM（64-QAM WLAN信号），展示了优异的线性度和信号保真度。

Abstract

This article presents a 15-bit quadrature digital power ampliﬁer (DPA) with in-phase and quadrature (IQ)- cell-sharing and transformer-based Doherty operation, which compensates the 3-dB power loss in traditional quadrature architecture and enhances efﬁciency. Efﬁciency enhancement at 3-/6-dB power backoffs (PBOs) is obtained on the IQ com- plex plane to improve average efﬁciency. A single-transformer- footprint parallel-combining transformer (PCT) power combiner is implemented for compact die s